仿真是对真实对象本身的再现过程,仿真的结果不能完全精确地代表真实对象本身。缺乏有效的、合理的评价,仿真的意义将大大折扣。因此,需要对仿真中所建立的模型进行适应性分析与评价。本章将对第4章中已经建立的伪装效果仿真场景进行适应性分析与评价,首先介绍本文评价采用的指标与方法,然后提出伪装仿真场景的评价指标,最后根据采用的评价模型评判出最终的结果。
1 评价指标
(1)评价指标
在仿真领域中,常用逼真度与可信度作为仿真评价的指标。逼真度指仿真对真实世界中被仿真对象的状态和行为复现的程度[[46]。可信度是由仿真系统与原型系统之间相似性决定的,仿真系统与仿真目的的相适应程度。
概括而言,逼真度与可信度都是通过综合仿真与被仿真对象多个方面的因素,进而用来描述仿真与被仿真对象之间的相似程度。但两者也具有不同之处:
(1)侧重点不同。逼真度的侧重点是仿真与被仿真对象的差别本身;而可信度的侧重点是存在的差别对仿真可行性的影响。
(2)评判方法不同。逼真度通常采用视觉、声音等生理感觉器官进行评判;而可信度通常依据推理逻辑、数学方法等其多种方法进行综合评判。
从两者的不同点可以得出,逼真度更偏重于仿真与被仿真对象外在的相似程度,解决的是仿真“像不像”的问题。对于视景仿真而言,采用逼真度作为评价的指标更能反应仿真模型的外在特性的相似程度。
因此,本文使用逼真度衡量伪装效果仿真场景的适应性。
(2)评价方法
由于伪装效果仿真系统较为复杂,仅用单一的指标来衡量整个系统不具有代表性,评价结果较为片面。因此,本文采用模糊层次分析法(Fuzzy AHP)对伪装仿真系统进行适应性分析与评价。其主要过程如下:
首先,针对整个伪装仿真系统进行分解,逐层细化构成仿真系统的定性或定量因素,建立评估层次结构;其次,对确定的各底层指标的逼真度,该项指标主要由领域内专家确定;最后,确定综合指标。由于在确定各底层指标时,主要以人的视觉或听觉最为评判标准,缺乏量化,属于一种模糊的概念,所以给出的评判结果也是一种模糊性的论断,因此,引入层次分析法的基础上引入模糊综合评判理论,采用模糊层次分析法,综合各项指标的权重,最终确定逼真度。
2 伪装仿真场景的评价指标
从整体上,伪装效果仿真场景的逼真度为一级指标,向下可以划分为三维模型的逼真度、场景环境逼真度、伪装效果逼真度、系统渲染的画面品质等四个二级指标,如图5.1所示。
(1)三维模型逼真度指标
三维模型是整个伪装仿真系统的基础,包括利用Creator构造的地物模型。三维模型逼真度二级指标向下分为几何模型、材质模型、纹理映射3个三级指标,如图5.2所示。
几何模型向下分为曲线误差、曲面误差、多边形数量、层次数量、多分辨率结构等5个四级指标。曲线误差指在构建几何模型时,使用直线近似逼近曲线时产生的误差;曲面误差指利用三角形面片近似逼近曲面时所产生的误差;多边形数量指三维几何模型所包含的三角形面片数量;层次数量指构建多分辨率模型时LOD的层数;多分辨率结构指在进行模型各个分辨率的层次结构一致性。
材质模型向下分为颜色、透明度、反射特性等3个四级指标。颜色指材质本身的颜色特征;透明度指材质的透明特征;反射特征主要包括材质的环境光、漫反射以及镜面反射特性。
纹理映射向下分为混合度、贴图质量、贴图方式等3个四级指标。混合度指纹理贴图与模型材质本身的混合程度;贴图质量主要指贴图的像素大小及分辨率;贴图方式指使用二维图像映射至三维纹理的方式。
(2)场景环境逼真度指标
场景环境指伪装效果仿真场景所处的自然环境。场景环境逼真度指标向下分为地形模型、大气模型2个三级指标,如图5.3所示。地形模型向下分为数据精度、纹理分辨率、形特征、矢量特征、生成算法精度等5个四级指标。像的分辨率;数据精度主要指构造地形使用的DEM数据精度;纹理分辨率指卫星正摄影地形特征指仿真场景中平原、丘陵、湖泊、植被、建筑等对象;生成算法精度指对利用成算法造成的误差。高山等地貌特征;矢量特征指地形中的DEM数据构建地形时所采用的地形生大气模型向下分为天空、天气、云雾、光照等4个四级指标。这4个四级指标主要衡量仿真不同时段、不同天气下,伪装场景对自然环境的复现程度。
(3)伪装效果通真度指标
伪装效果逼真度主要衡量实施的伪装措施的逼真度。包括迷彩伪装与植被伪装2个三级指标,如图5.4所示。
迷彩伪装向下分为斑块主色、斑块大小、斑块形状、斑块配置、迷彩拼接等5个四级指标。斑块主色指迷彩单位的主要颜色;斑块大小指迷彩单元的尺寸大小;斑块形状指迷彩单元的基本形状:斑块配置指迷彩单元之间的位置关系;迷彩拼接指多幅迷彩图案之间所存在接缝的显著性程度。
植被伪装向下分为植被颜色、植被类型、植被配置等3个四级指标。植被颜色指植被表现的颜色特征;植被类型指伪装采用的植被种类;植被配置指多种植被类型的组合方式。
(4)渲染画面品质
渲染画面品质指系统渲染运行时,仿真系统的流畅性画面的显示特征。包括实时性与画面特征2个三级指标,如图5.5所示。实时性向下分为帧率和显示分辨率2个四级指标。画面特性向下分为饱和度、亮度、对比度3个底层指标。以上5个四级指标主要从视觉上反应画面效果,以体现整个三维画面的实时性和逼真性。
文章对伪装效果仿真场景进行了适应性分析与评价。首先确定了将视景仿真逼真度作为评价的指标;然后确定评价了模型,采用模糊层次分析法,对整个伪装效果仿真场景进行逐层划分、确定每一层指标的权重系数、然后由领域专家根据确定的评价集对划分的最底层指标进行评判,最终通过模糊评判自下向上评判出最终的结果。